Baru-baru ini, kumpulan penyelidikan Profesor Lu Huadong dari Institut Optoelektronik Universiti Shanxi secara inovatif mencadangkan satu kaedah untuk mencapai spektrum sempit yang tinggi. Dengan memperkenalkan proses parametrik optik dalam rongga resonan laser yang beralih, perkadaran radiasi spontan dalam proses pembentukan nadi laser sangat dikurangkan, dengan berkesan menyempitkan lebar nadi laser output dan mengurangkan jitter masa laser. Akhirnya, nenosekond neneknik 830 nm output laser inframerah berhampiran dengan kuasa output 7.75 W dan lebar spektrum 400.93 MHz diperolehi, dan sisihan piawai jitter masa nadi hanya 2.285 ns. Kajian ini memberikan idea baru untuk merealisasikan laser spektrum sempit yang kompak, tinggi, tinggi, tanpa mengunci kawalan.
Sumber cahaya inframerah berhampiran (700 ~ 1000 nm) telah digunakan secara meluas dalam pemprosesan bahan, bioperubatan, pemantauan alam sekitar, dan LiDAR kerana penembusan yang sangat baik dan ciri penyebaran yang rendah. Melalui teknologi penukaran kekerapan tak linear, panjang gelombang outputnya dapat dilanjutkan ke terahertz, pertengahan inframerah, cahaya cahaya dan ultraviolet yang kelihatan, untuk memenuhi keperluan aplikasi yang pelbagai seperti pengesanan keselamatan, komunikasi laser, unjuran laser dan litografi.
Pada masa ini, laser sapphire titanium yang beralih biasanya digunakan untuk mencapai nadi nanosecond kuasa tinggi, sempit-spektrum berhampiran output laser inframerah. Walau bagaimanapun, kristal sapphire titanium akan menghasilkan kesan terma apabila dipam pada kuasa tinggi, yang secara serius menyekat kuasa output, kecekapan penukaran dan kualiti rasuk laser. Apabila laser Titanium Sapphire dikendalikan pada kuasa yang rendah, masa nadi mempunyai jitter yang serius kerana kadar pam yang rendah. Di samping itu, menggunakan laser 532 nm untuk mengepam pengayun parametrik optik juga merupakan kaedah yang berkesan untuk menghasilkan output laser inframerah berhampiran. Walaupun kaedah ini tidak dihadkan oleh kesan terma, disebabkan oleh jalur lebar penerimaan besar yang wujud dalam proses pemadanan fasa, lebar spektrum cahaya isyarat output adalah besar apabila dipam pada kuasa tinggi. Untuk menyempitkan lebar spektrumnya dengan berkesan, ia mesti disuntik dan dikunci dengan bantuan laser spektrum sempit berkualiti tinggi, yang bukan sahaja meningkatkan kos sumber cahaya, tetapi juga mempengaruhi kestabilan sistem.
Untuk mengatasi kesulitan teknikal semasa, kumpulan penyelidikan mencadangkan satu kaedah untuk mencapai spektrum sempit yang hampir sama dengan output laser inframerah dengan mencampurkan pelepasan dan proses parametrik optik yang dirangsang. Pertama, proses dinamik output nadi laser sebelum dan selepas pengenalan proses parametrik optik dalam ti: laser sapphire dianalisis secara teoritis. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, dalam laser beralih keuntungan, apabila medium keuntungan dipam, ion doped dengan cepat digunakan ke tahap tenaga atas laser, dan kemudian output denyutan laser dibentuk di bawah tindakan pelepasan spontan dan pelepasan yang dirangsang; Dan apabila proses parametrik optik diperkenalkan ke dalam rongga resonan, kecekapan penukaran tak linear yang lebih besar dari proses parametrik optik dapat meningkatkan kadar pelepasan yang dirangsang dalam proses pembentukan denyut nadi laser dan mengurangkan perkadaran istilah pelepasan spontan, sehingga waktu penubuhan nadi dan lebar denyutan lasser. Lebih -lebih lagi, kerana tidak ada kelewatan di antara cahaya pam dan denyutan cahaya isyarat dalam proses parametrik optik, jitter masa denyutan laser output meningkat dengan ketara.
Kumpulan penyelidikan merancang laser inframerah berhampiran dengan proses pelepasan dan proses parametrik optik yang dirangsang seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Ti: kristal sapphire dan kristal nonlinear LBO dimasukkan ke dalam rongga resonan tunggal sebagai medium parametrik medium dan optik. Untuk secara fleksibel mengawal kelewatan antara Ti: laser nilam dan cahaya isyarat proses parametrik, dua set pulse nanosecond 532 nm laser dengan kekerapan pengulangan 6 kHz digunakan sebagai sumber pam, dan penjana pulse Di samping itu, untuk menyempitkan lebar spektrum Ti: laser nilam, etalons dengan ketebalan 0 5 mm dan 10 mm dan empat penapis birefringent gabungan dimasukkan ke dalam rongga resonan. Akhirnya, reflektor suntikan diri dimasukkan selepas cermin output untuk memastikan arah penyebaran Ti: cahaya berayun nilam dalam rongga adalah konsisten dengan cahaya isyarat proses parametrik optik.
Dalam eksperimen, masa nadi kedua-dua lampu pam dikawal oleh penjana kelewatan\/nadi, dan ciri-ciri domain masa laser output selepas pengenalan proses parametrik optik dioptimumkan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Proses pembentukan nadi laser, dan pada masa yang sama meningkatkan kadar pelepasan yang dirangsang, supaya lebar nadi laser output dikurangkan dari 66.3 ns hingga 18.9 ns, dan masa penubuhan nadi dipendekkan dari 372.9 ns hingga 310 ns. Pada masa yang sama, disebabkan oleh ciri-ciri tiada kelewatan di antara cahaya pam dan denyutan cahaya isyarat dalam proses parametrik optik, jitter masa denyut laser beralih juga bertambah baik, dan sisihan piawai dikurangkan dari 9.926 ns hingga 2.285 ns.
Selepas memperkenalkan proses parametrik optik dalam laser yang beralih dan mengoptimumkan masa dua pulsa cahaya pam, output laser 7.75 W 83 {4}} nm akhirnya dicapai, dan kestabilan kuasa lebih baik daripada 0.85% (rms), seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (a); Ciri -ciri mod longitudinal diukur menggunakan rongga pengimbasan FP (SA 210-8 B, ThorLabs), dan hasilnya menunjukkan bahawa ia dapat mengekalkan operasi mod longitudinal yang baik pada kuasa output maksimum, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (b); Ciri -ciri mod melintang diukur menggunakan penganalisis kualiti rasuk (M2MSBC207VIS\/M, ThorLabs), dan faktor kualiti rasuk M2 lebih baik daripada 1.37 dan 1.47 dalam arah x dan y, masing -masing, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (c). Pada masa yang sama, dengan mengimbas secara serentak sudut penalaan penapis birefringent dan suhu kristal LBO, pelbagai penalaan panjang gelombang dari 764.90 nm hingga 873.43 nm dicapai, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (d).
····················································
Pasukan ini mencipta satu kaedah untuk mencapai output laser inframerah yang tinggi, tinggi tenaga dengan mencampurkan proses pelepasan dan parametrik optik yang dirangsang, dan menyedari laser inframerah berhampiran dengan struktur padat, kestabilan tinggi dan lebar spektrum sempit. Dengan memperkenalkan proses parametrik optik dalam resonator laser yang beralih, ciri-ciri domain masa laser output telah bertambah baik. Akhirnya, laser inframerah 830 nm yang padat dengan kuasa output maksimum 7.75 W dan lebar spektrum 400.93 MHz dicapai, dengan lebar nadi sempit 18.9 ns dan sisihan piawai jitter pulse dikurangkan kepada 2.285 ns.
